Υπερτοπική χαρτογράφηση της θερμοκρασίας του αστικού αέρα με τη χρήση τηλεπισκόπησης και δεδομένων καιρού
Από RemoteSensing Wiki
(Νέα σελίδα με ''''Αντικείμενο εφαρμογής''': Υπερτοπική χαρτογράφηση της θερμοκρασίας του αστικού αέρα με τη χ...') |
|||
| Γραμμή 31: | Γραμμή 31: | ||
| - | [[category: | + | [[category:Μετεωρολογικοί δορυφόροι]] |
Αναθεώρηση της 17:48, 8 Φεβρουαρίου 2021
Αντικείμενο εφαρμογής: Υπερτοπική χαρτογράφηση της θερμοκρασίας του αστικού αέρα με τη χρήση τηλεπισκόπησης και δεδομένων καιρού
Πρωτότυπος Τίτλος: Hyperlocal mapping of urban air temperature using remote sensing and crowdsourced weather data
Συγγραφείς: Zanter S. Vender (1), Oscar Brousse (2), Igor Esau (3), Fred Meier (4)
1. Terrestrial Ecology Section, Norwegian Institute for Nature Research - NINA, 0349 Oslo, Norway
2. Department of Earth and Environmental Sciences, KU Leuven, Celestijnenlaan 200E, 3001 Leuven, Belgium
3. Nansen Environmental and Remote Sensing Centre, Thormohlensgt. 47, 5006 Bergen, Norway
4. Chair of Climatology, Institute of Ecology, Technische Universität Berlin, Rothenburgstraße 12, D-12165 Berlin, Germany
Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425720301619
Λέξεις κλειδιά:Τηλεπισκόπιση, Μετεωρολογικός Σταθμός, Θερμοκρασία
- Εισαγωγή
Το 30% του παγκόσμιου πληθυσμού εκτίθεται επί του παρόντος σε θανατηφόρες θερμοκρασίες αέρα για τουλάχιστον 20 ημέρες το χρόνο. Οι αυξημένες θερμοκρασίες μπορούν επίσης να έχουν έμμεσες επιπτώσεις στην ασθένεια που σχετίζεται με την αναπνευστική ικανότητα του ανθρώπου μέσω της επιδείνωσης της κατάστασης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις πόλεις. Έχουν γίνει σημαντικές εργασίες για τη χαρτογράφηση αστικής θερμότητας με δορυφόρους μέτριας ανάλυσης παγκοσμίως. Ωστόσο, η πλειοψηφία αυτής της μελέτης επικεντρώθηκε σε δορυφορικά μέτρα θερμοκρασίας επιφάνειας εδάφους (LST) με λιγότερη εστίαση στη θερμοκρασία αέρα κοντά στην επιφάνεια (Tair). Σε αυτήν τη μελέτη, ενσωματώνουμε δορυφορικά και LiDAR δεδομένα τηλεπισκόπησης με δεδομένα Tair από ιδιωτικούς μετεωρολογικούς σταθμούς της Netatmo για να δημιουργήσουμε χωρικούς χάρτες υπερτοπικών Tair πάνω από το Όσλο της Νορβηγίας.
- Δεδομένα μελέτης
Το Όσλο, που βρίσκεται στο Φιόρδ του Όσλο στην Ανατολική Νορβηγία (59-55 Β, 10-45Ε), με μέση ετήσια θερμοκρασία 6 ° C, βιώνει ήπια καλοκαίρια (μέσος όρος για τον Ιούλιο των 18 ° C) με 177 ημέρες χωρίς παγετό έτος, και σχετικά κρύους χειμώνες (μέσος όρος Ιανουαρίου −3 ° C). Open source δεδομένα θερμοκρασίας αέρα από 1452 ιδιωτικούς μετεωρολογικούς σταθμούς στο Όσλο και τα περίχωρα χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα αναφοράς για τα δορυφορικά μοντέλα της Tair. Τα δορυφορικά database που χρησιμοποιήθηκαν είναι Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper+ ,Landsat 8 Operational Land Imager data και surface reflectance Sentinel-2 MutiSpectral Instrument data. Οι θερμοκρασίες επιφανείας εδάφους Landsat (LST) ελήφθησαν από το Landsat 7 και το Landsat 8 (θερμικά δεδομένα επαναπροσδιορίστηκαν από φυσική ανάλυση 100 m σε ανάλυση 30 m) με τη χρήση ενώς αλγορίθμου ο οποίος αντλεί LST από τις υπέρυθρες θερμικές ζώνες Landsat υπολογίζοντας τις εκπομπές κάλυψης γης από τις τιμές NDVI. Τα δεδομένα ανίχνευσης φωτός και εύρους (LiDAR) χρησιμοποιούνται συχνά για τον χαρακτηρισμό της τρισδιάστατης δομής του αστικού θόλου που έχει σημαντικές επιπτώσεις στην παγίδευση ηλιακής ακτινοβολίας.
- Συζήτηση
Χρησιμοποιώντας ένα πλαίσιο μηχανικής εκμάθησης με δεδομένα θερμοκρασίας καταφέραμε να χαρτογραφήσουμε το μέσο ετήσιο, μέγιστο και ελάχιστο Tair πάνω από το Oslo σε ανάλυση 10-30 m με ανάλυση RMSE (μέσο τετραγωνικό σφάλμα ρίζας) 0,54, 1,86 και 1,46 ° C αντίστοιχα. Οι χάρτες Tair που παράγονται χρησιμοποιώντας την προσέγγιση που παρουσιάζεται εδώ σχετίζονται με τον πολεοδομικό σχεδιασμό με διάφορους τρόπους. Τα υπερτοπικά αποτελέσματα των στρατηγικών μετριασμού μπορούν να παρακολουθούνται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σχετίζεται άμεσα με την επιδημιολογική έκθεση στη θερμότητα που έμμεσα σχετίζεται με την επιδημιολογία της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, ιδιαίτερα σε πόλεις της Βόρειας Ευρώπης όπου οι θερμοκρασίες του αέρα μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον εξαερισμό της πόλης. Είναι σημαντικό να κοινοποιηθεί η ακρίβεια της χαρτογράφησης Tair σε πολεοδόμους και η κατανόηση των παραγόντων που επηρεάζουν την ακρίβεια στη χωρική και χρονική διακύμανση. Επιπλέον, διαπιστώσαμε ότι ήταν πιο δύσκολο να χαρτογραφήσουμε τον Tair με ακρίβεια το καλοκαίρι από ό, τι το χειμώνα διότι σε ημέρες με υψηλές ταχύτητες ανέμου και χαμηλές θερμοκρασίες, τα σφάλματα χαρτογράφησης ήταν τα χαμηλότερα. Ένας σημαντικός περιορισμός στη χαρτογράφηση του Tair με χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπησης είναι ότι οι μεταβλητές πρόγνωσης δορυφόρων δεν μπορούν να συλλεχθούν σε συννεφιασμένες ημέρες. Με αυτόν τον τρόπο, οι χάρτες Tair που προέρχονται από δορυφόρους θα είναι μεροληπτικοί προς τις καιρικές συνθήκες καθαρού ουρανού, ακόμη και στην περίπτωση που τα κενά της μάσκας σύννεφων θα μπορούσαν να καλυφθούν μέσω κάποιας άλλης μορφής παρεμβολής.
- Συμπεράσματα
Τα δεδομένα που προέρχονται από το πλήθος των πηγών υποδεικνύουν θερμότερες θερμοκρασίες προς το πιο πυκνό κέντρο της πόλης και στις περιοχές που συγκαταλέγονται με πιο σημαντική τραχύτητα στην επιφάνεια. Υπάρχουν δύο μεγάλα πλεονεκτήματα αυτής της πηγής δεδομένων, συγκεκριμένα: οι μετρήσεις θερμοκρασίας είναι διαθέσιμες σε οποιεσδήποτε καιρικές συνθήκες και οι μετρήσεις συγκεντρώνονται στις κατοικημένες περιοχές όπου οι παρατηρούμενες ανωμαλίες θερμοκρασίας είναι πιθανό να έχουν το μεγαλύτερο αντίκτυπο στην υγεία του πληθυσμού. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι ο συνδυασμός δορυφορικών και τηλεοπτικών δεδομένων Tair είναι ευεργετικός. Χρησιμοποιήσαμε δεδομένα δορυφόρου, LiDAR και εδάφους σε ένα πλαίσιο μοντελοποίησης παλινδρόμησης τυχαίων δασών για να χαρτογραφήσουμε το Tair πάνω από το Όσλο και τα ευρήματά μας υποστηρίζουν το συμπέρασμα ότι αυτή η μέθοδος είναι ευρέως μεταβιβάσιμη σε πόλεις με δεδομένα ιδιωτικών μετεωρολογικών σταθμών.
